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存储器保护单元（MPU）是Cortex-M3 选配的功能，用于实现对存储器的保护，从而使软件更加健壮和可靠。MPU将存储器映射划分为多个区，并定义了每个区的位置、大小、访问权限及存储器属性。可定义 8 个单独的存储区及 1 个背景区。存储区可重叠，此时存储器访问受最大的区的属性影响（7 的优先级最高，0 的优先级最低）。每个区域的大小可以是 32B～4GB。
背景区具有与默认存储映射相同的存储器访问属性，但只能被特权软件访问。
如果程序访问被MPU禁止的存储区，则处理器会产生一个存储器管理异常。因此，在嵌入式操作系统中，内核可根据执行的任务动态更新MPU区设置，从而实现存储器保护。
例如，FreeRTOS实现了具有MPU功能的FreeRTOS-MPU，用于根据任务情况实现对存储区设置只读属性、将其他区设置成不可执行及利用xTaskCreateRestricted()生成一些访问受限的任务。